超新星爆炸，为什么中心还能残留中子星？不应该炸没了？

前言

超新星爆炸，按照祖恒星可以简单地分为白矮星吸积和大质量恒星坍缩，我们这里只说大质量恒星的引力坍缩情况。

而大质量恒星的引力坍缩，中子星也只是可能的残留物之一，具体的残留物取决于初始恒星的质量，以及抛射多少自身物质，有些情况下甚至不会有什么残留物。

恒星的基本归宿

通常初始质量在8-20倍太阳质量之间的恒星，最终的残留物就是一颗1-2倍太阳质量的中子星。
作为宇宙中最暴力的事件之一，超新星爆发在几秒内释放的能量可以相当于太阳一生释放的，其亮度匹敌整个星系，但是为什么如此剧烈的爆炸，还可能残留中子星？

答案

答案是基于8-20倍太阳质量之间的恒星的超新星爆炸讨论。

其实，原因简单来说，在于爆炸属于内向爆炸，或者说爆炸并没有发生在核心，而是核心的外层。
这个过程的描述就是，大质量恒星核心（超过1.4倍太阳质量）在巨大引力的作用下，一次又一次地突破电子简并压，进行收缩聚变，当产生铁元素的时候，作为平均结合能最高的原子，进一步的聚变只会吸收核心向外辐射的能量。

大质量恒星引力坍缩内爆形成中子星

平均结合能也叫做比结合能，描述了一个原子核的稳定性，数值越大越稳定，铁元素（Fe56）比结合能最大（暂且认为，以后的文章会讨论镍元素（Ni62）才是比结合能最大的核素）

恒星没了向外的辐射压，核心进一步坍缩，以电子俘获为主的粒子作用机理下，铁核中心的铁原子被瓦解压碎，铁核外核心以亚光速坍缩，中心转变成了一个主要由中子构成的原初中子星。收缩的引力和中子简并压达成新的平衡，铁核外核心物质砸向原初中子星，发生回弹，产生向外的激波。

铁核亚光速坍缩的同时，铁核以外的巨大外壳（恒星包层）向中心做自由落体运动，与向外的反弹激波相遇，引发超新星爆发。

超新星爆发

这里超新星爆发引述为由反弹激波引起的，实际上关于超新星爆发的具体细节有很多理论和观测在研究，比如有观点认为反弹激波可能会激发铁核外核心发生光致蜕变，进一步裂解铁核原子，这是一个吸收能量的物理反应，反弹激波可能不具备继续向外层推进，将恒星包层炸碎的能力。

另外，高温的原初中子星可能通过复杂的粒子机理产出大量携带能量的中微子，这些不受约束向外迸溅的中微子或许会进一步赋能反弹激波，彻底摧毁恒星包层，引发最终的超新星爆发。

值得注意的是，中子星并不全是由中子构成的，理论上模拟预测中子只是组成中子星的大部分，而核心则由更为破碎的夸克胶子组成，外壳则束缚着大量的离子和电子。

中子星结构

本文由“科学新视野账号”发布，2020年11月16日。